Глобальный микробный процесс, скрытый на морских частицах, открыли ученые
В связи с недостатком азота в мировом океане, некоторые бактерии, обитающие в морских водах, могут превращать атмосферный азот (N2) в аммиак, известный как фиксация N2, и тем самым снабжать азотом морскую пищевую сеть, доказали ученые в исследовании, опубликованном 2 июля в журнале Nature Communications.
В течение многих лет ученых озадачивало, могут ли бактерии, живущие за счет растворенного органического вещества в морских водах, осуществлять фиксацию N2. Предполагалось, что высокий уровень кислорода в сочетании с низким содержанием растворенного органического вещества в толще морской воды предотвратит анаэробную и энергозатратную фиксацию N2.
В 1980-х годах было высказано предположение, что, так называемые «частицы типа морского снега», могли бы быть подходящими местами для фиксации N2, но это так и не было доказано. Морским снегом ученые называют дождь из органических материалов, падающий из верхних слоев воды вглубь океана.
В новом исследовании исследователи из Копенгагенского университета с помощью математических моделей продемонстрировали, что микробная фиксация азота может происходить на этих совокупностях живых и мертвых организмов в морском планктоне.
«Наша работа заняла почти два года, но она определенно стоила затраченных усилий, так как результаты являются настоящим прорывом», — сказал первый автор Субхенду Чакраборти из Копенгагенского университета.
Ученым удалось создать модель, имитирующую условия на морских частицах снега. С помощью нее они показали, что морская частица может быть плотно захвачена бактериями. Этот рост бактерий вызывает интенсивное дыхание, приводящее к низкой концентрации кислорода на частице, что в конечном итоге обеспечивает анаэробный процесс фиксации N2, объяснил Чакраборти.
С помощью своей модели исследователи также смогли показать распределение фиксации N2 по глубине в толще морской воды. Они обнаружили, что, помимо прочего, фиксация N2 зависит от размера, плотности и скорости погружения частиц морского снега. Более того, они продемонстрировали, что их смоделированные показатели были сопоставимы с фактическими показателями, измеренными в морских водах.
«Мы очень гордимся нашим исследованием, потому что оно дает первое объяснение того, как может происходить фиксация N2, связанная с морским снегом. Кроме того, результаты показывают, что этот процесс важен для глобального круговорота азота в морской среде и, следовательно, для роста и продуктивности планктона», — сказала профессор биологического факультета Лассе Риман.
Ученые надеются, что их исследование вдохновит на будущую работу по изучению микробной жизни на морских частицах, поскольку она, по-видимому, играет ключевую роль в круговороте многих питательных веществ в океане.
